一種數(shù)控類課程教學系統(tǒng)及其工作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種數(shù)控類課程教學系統(tǒng)及其工作方法，所述的系統(tǒng)包括服務器、學生端、教師端和車間端，所述的服務器通過互聯(lián)網分別與學生端、教師端和車間端雙向聯(lián)接。本發(fā)明利用服務器打通了教學環(huán)節(jié)與實驗實踐環(huán)節(jié)在空間上的壁壘，通過互聯(lián)網技術有效連接了任課教師、學生和車間設備，實現(xiàn)了教學過程在空間域和時間域的統(tǒng)一。本發(fā)明借助互聯(lián)網技術，能夠充分利用本地、異地的一切可利用教學資源，有利于提升學生的培養(yǎng)質量和就業(yè)適應能力。本發(fā)明的上課過程充分調動學生耳、眼、腦、手的聯(lián)動機能，學生學習中的靈感可以通過遠程運行設備得到即時驗證，提高了學生學習的主動性和積極性，加深了對知識的理解和掌握。
【專利說明】
一種數(shù)控類課程教學系統(tǒng)及其工作方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及實踐應用類課程教學設備領域，特別是一種需要實時交互實驗的數(shù)控類課程教學系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]數(shù)控類課程教學包括數(shù)控機床、數(shù)控加工、電氣控制等課程在內的應用性課程教學，對該課程教學的研究偏重于編程、操作、結構與原理。目前，德國政府提出了工業(yè)4.0的高科技戰(zhàn)略計劃，我國也發(fā)布了中國制造2025國家戰(zhàn)略，而機床是智能制造的基礎支點之一，數(shù)控類課程教學更應注重學生的應用性和實踐性，同時兼顧技術的先進性。
[0003]目前，數(shù)控類課程教學各類課程正在進行必要的教學改革以適應國家發(fā)展戰(zhàn)略的需要。常用教學方法除了以教師為主的教學模式外，還包括基于問題學習模式、基于項目學習模式、翻轉課堂模式、MOOC教學模式以及上述方法的復合模式。教學條件方面，學校均配備多媒體機房、多媒體教室、實驗設備等硬件設施，同時還輔以網絡直播教學、網絡在線學習等方法。上述教學模式一定程度上適應了教育發(fā)展和社會需求，但是，上述方法尚未充分發(fā)揮現(xiàn)有條件的集成優(yōu)勢，不能實現(xiàn)學習和實踐在時間和空間上的有機統(tǒng)一和融合。主要表現(xiàn)在學生在參與課堂學習時產生的創(chuàng)新想法無法立即通過實驗設備完成，教學過程是按照預先設置的劇本重現(xiàn)，實驗實踐與教學分離，互動性、時效性差，該類課程存在學生規(guī)模大、經費和設備數(shù)量不足，教學內容先進、尖端設備不足，重復實驗量大、老師積極性低等一系列問題。
【發(fā)明內容】
[0004]為解決現(xiàn)有技術存在的上述問題，本發(fā)明要設計一種能充分發(fā)揮現(xiàn)有條件的集成優(yōu)勢，并能實現(xiàn)學習和實踐在時間域和空間域上的有機統(tǒng)一和融合的數(shù)控類課程教學系統(tǒng)及其工作方法。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下:一種數(shù)控類課程教學系統(tǒng)，包括服務器、學生端、教師端和車間端，所述的服務器通過互聯(lián)網分別與學生端、教師端和車間端雙向連接;所述的學生端包括路由器A和智能終端A，所述的智能終端A與路由器A連接;所述的教師端包括路由器B和智能終端B，所述的智能終端B與路由器B連接;所述的車間端包括路由器C、設備和攝像機，所述的路由器C分別與設備和攝像機連接；
[0006]所述的服務器由來自教師端的指令控制，承擔教學文件的存儲、分發(fā)和管理功能，承擔攝像機視頻的存儲和分發(fā)功能，承擔來自教師端指令的執(zhí)行功能，承擔來自教師端對學生端、車間端設備控制指令的傳送功能；
[0007]所述的教師端通過服務器管理車間端的設備，并使設備按照教師端發(fā)出的指令完成對應的動作;教師端通過服務器控制車間端的攝像機，并使攝像機調整拍攝角度記錄設備動作的視頻畫面;教師端通過服務器控制教學文件和車間端即時視頻畫面對學生端的開放狀態(tài)和開放時刻;任課教師在教師端借助服務器對學生開展教學活動；
[0008]所述的學生端用于學生參與教學活動，所述的參與教學活動包括下載和學習教學文件，完成作業(yè)，收看由教師端和車間端發(fā)出的教學信號，與教師端實時互動；
[0009]所述的車間端的設備運行活動由任課教師或學生主動發(fā)起并按照任課教師或學生的主觀意識進行的活動。
[0010]進一步地，所述的路由器A、路由器B和路由器C分別通過互聯(lián)網與服務器連接;所述的服務器包括主機，所述的主機上安裝課程教學系統(tǒng)軟件。
[0011]進一步地，所述的學生端有多個;所述的車間端有多個;每個車間端包含多臺設備和多個攝像機。
[0012]進一步地，所述的服務器的主機包括物理主機或云主機。
[0013]進一步地，所述的教師端的智能終端B包括臺式電腦、筆記本電腦或智能手機;所述的學生端的智能終端A包括臺式電腦、筆記本電腦和智能手機;所述的設備包括數(shù)控加工中心、數(shù)控電火花加工機床、數(shù)控激光加工機或數(shù)控試驗臺；所述的攝像機包括基于網絡的攝像機和通過網絡控制攝像方位和角度的配套裝置。
[0014]進一步地，所述的教師端包含錄像和錄音獲取設備，所述的學生端包含錄像和錄音獲取設備。
[0015]一種數(shù)控類課程教學系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟:
[0016]A、上課前，任課教師通過教師端開放服務器上的教學文件，學生通過學生端訪問服務器并預習指定文件內容；
[0017]B、上課時，任課教師在教師端通過服務器對學生上課教學，學生在學生端參與教學活動并通過服務器與教師端實時互動；
[0018]C、在教學演示環(huán)節(jié)，任課教師在教師端通過服務器發(fā)送指令控制車間端設備完成對應動作，任課教師通過服務器調整攝像機到合適角度拍攝演示畫面，并通過服務器傳送到學生端；
[0019]D、在學生實踐環(huán)節(jié)，學生根據(jù)任課教師要求在學生端完成對應指令后通過服務器發(fā)送給教師端，任課教師在教師端檢查無誤后由任課教師把學生的指令傳送給車間端設備，并通過攝像機把設備工作過程視頻和結果實時傳送到學生端。
[0020]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果如下:
[0021]1、本發(fā)明利用服務器打通了教學環(huán)節(jié)與實驗實踐環(huán)節(jié)在空間上的壁皇，通過互聯(lián)網技術有效連接了任課教師、學生和車間設備，實現(xiàn)了教學過程在空間域和時間域的統(tǒng)一；
[0022]2、本發(fā)明借助互聯(lián)網技術，能夠充分利用本地、異地的一切可利用教學資源，有利于提升學生的培養(yǎng)質量和就業(yè)適應能力；
[0023]3、本發(fā)明的上課過程充分調動學生耳、眼、腦、手的聯(lián)動機能，學生學習中的靈感可以通過遠程運行設備得到即時驗證，提高了學生學習的主動性和積極性，加深了對知識的理解和掌握；
[0024]4、本發(fā)明解決了觀摩實驗、驗證實驗和部分創(chuàng)新性實驗中存在重復次數(shù)多、花費成本高的問題，降低了實驗人員的勞動量，節(jié)約了所在單位在設備經費、實驗經費的投入。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明的結構示意圖
[0026]圖中:1、服務器，2、路由器A，3、智能終端A，4、路由器B，5、智能終端B，6、路由器C，
7、設備，8、攝像機。
【具體實施方式】
[0027]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖對本發(fā)明實施例詳細說明。本發(fā)明示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，不作為對本發(fā)明的限定。
[0028]如圖1所示為本發(fā)明實施例中教學系統(tǒng)結構示意圖。
[0029]系統(tǒng)包括服務器1、教師端、多個學生端和多個車間端，每個車間端包含多臺設備7和多個攝像機8;服務器I不局限于物理主機、云主機以及安裝在主機的軟件系統(tǒng);教師端的智能終端不限于臺式電腦、筆記本電腦、智能手機等，包含錄像和錄音獲取設備，用于授課教師實施教學活動，接收、發(fā)送文本和語音信息，控制其他終端設備;學生端的智能終端不限于臺式電腦、筆記本電腦、智能手機等，包含錄像和錄音獲取設備，用于學生學習教學材料，接受教學活動，完成教學任務，與教師端互動交流；多個車間端不限于實驗室、工廠車間；設備7是開展教學所需要的儀器設備，不限于數(shù)控加工中心、數(shù)控電火花加工機床、數(shù)控激光加工機、數(shù)控試驗臺；多個攝像機8包括基于網絡的攝像機以及通過網絡控制攝像方位、角度的配套裝置;車間端的設備7運行活動是由任課教師或學生主動發(fā)起并按照任課教師或學生的主觀意識進行的活動，不局限于通過互聯(lián)網+技術遙控運行，也可以有人在現(xiàn)場協(xié)助完成。
[0030]系統(tǒng)使用步驟:教師通過教師端在服務器I發(fā)布課程授課計劃和教學安排時間表，學生通過學生端注冊選課后，察看課程授課計劃;教師按照教學安排時間表發(fā)布教學文件供選修學生預習課程內容，教師同時選擇車間端并完成實驗準備;教師通過教師端開展教學，學生在學生端學習；需要演示實驗時，教師在教師端操控設備7和攝像機8完成實驗過程，學生通過學生端觀看演示過程;需要學生實踐時，學生在學生端依照任課老師的要求準備好對應的實驗數(shù)據(jù)，教師按照學生提交順序、質量優(yōu)劣、隨機、依次等規(guī)則選取、檢查并完善一個或多個數(shù)據(jù)，教師把數(shù)據(jù)發(fā)送給車間端設備7使其根據(jù)數(shù)據(jù)完成對應的實驗，教師遙控攝像機8攝錄畫面，對設備7運行狀態(tài)予以解釋點評分析等，學生端實時觀看攝像機8記錄車間端現(xiàn)場狀態(tài)和最終結果，并與教師討論交流。
[0031]本發(fā)明不局限于本實施例，任何在本發(fā)明披露的技術范圍內的等同構思或者改變，均列為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種數(shù)控類課程教學系統(tǒng)，其特征在于:包括服務器(I)、學生端、教師端和車間端，所述的服務器(I)通過互聯(lián)網分別與學生端、教師端和車間端雙向連接;所述的學生端包括路由器A(2)和智能終端A(3)，所述的智能終端A(3)與路由器A(2)連接;所述的教師端包括路由器B(4)和智能終端B(5)，所述的智能終端B(5)與路由器B(4)連接;所述的車間端包括路由器C(6)、設備(7)和攝像機(8)，所述的路由器C(6)分別與設備(7)和攝像機(8)連接； 所述的服務器(I)由來自教師端的指令控制，承擔教學文件的存儲、分發(fā)和管理功能，承擔攝像機(8)視頻的存儲和分發(fā)功能，承擔來自教師端指令的執(zhí)行功能，承擔來自教師端對學生端、車間端設備(7)控制指令的傳送功能； 所述的教師端通過服務器(I)管理車間端的設備(7)，并使設備(7)按照教師端發(fā)出的指令完成對應的動作;教師端通過服務器(I)控制車間端的攝像機(8)，并使攝像機(8)調整拍攝角度記錄設備(7)動作的視頻畫面;教師端通過服務器(I)控制教學文件和車間端即時視頻畫面對學生端的開放狀態(tài)和開放時刻;任課教師在教師端借助服務器(I)對學生開展教學活動； 所述的學生端用于學生參與教學活動，所述的參與教學活動包括下載和學習教學文件，完成作業(yè)，收看由教師端和車間端發(fā)出的教學信號，與教師端實時互動； 所述的車間端的設備(7)運行活動由任課教師或學生主動發(fā)起并按照任課教師或學生的主觀意識進行的活動。2.根據(jù)權利要求1所述的一種數(shù)控類課程教學系統(tǒng)，其特征在于:所述的路由器A(2)、路由器B(4)和路由器C(6)分別通過互聯(lián)網與服務器(I)連接;所述的服務器(I)包括主機，所述的主機上安裝課程教學系統(tǒng)軟件。3.根據(jù)權利要求1所述的一種數(shù)控類課程教學系統(tǒng)，其特征在于:所述的學生端有多個;所述的車間端有多個;每個車間端包含多臺設備(7)和多個攝像機(8)。4.根據(jù)權利要求1所述的一種數(shù)控類課程教學系統(tǒng)，其特征在于:所述的服務器(I)的主機包括物理主機或云主機。5.根據(jù)權利要求1所述的一種數(shù)控類課程教學系統(tǒng)，其特征在于:所述的教師端的智能終端B(5)包括臺式電腦、筆記本電腦或智能手機;所述的學生端的智能終端A(3)包括臺式電腦、筆記本電腦和智能手機;所述的設備(7)包括數(shù)控加工中心、數(shù)控電火花加工機床、數(shù)控激光加工機或數(shù)控試驗臺；所述的攝像機(8)包括基于網絡的攝像機和通過網絡控制攝像方位和角度的配套裝置。6.根據(jù)權利要求1所述的一種數(shù)控類課程教學系統(tǒng)，其特征在于:所述的教師端包含錄像和錄音獲取設備，所述的學生端包含錄像和錄音獲取設備。7.一種數(shù)控類課程教學系統(tǒng)的工作方法，其特征在于:包括以下步驟: A、上課前，任課教師通過教師端開放服務器(I)上的教學文件，學生通過學生端訪問服務器(I)并預習指定文件內容； B、上課時，任課教師在教師端通過服務器(I)對學生上課教學，學生在學生端參與教學活動并通過服務器(I)與教師端實時互動； C、在教學演示環(huán)節(jié)，任課教師在教師端通過服務器(I)發(fā)送指令控制車間端設備(7)完成對應動作，任課教師通過服務器(I)調整攝像機(8)到合適角度拍攝演示畫面，并通過服務器(I)傳送到學生端；D、在學生實踐環(huán)節(jié)，學生根據(jù)任課教師要求在學生端完成對應指令后通過服務器(I)發(fā)送給教師端，任課教師在教師端檢查無誤后由任課教師把學生的指令傳送給車間端設備(7)，并通過攝像機(8)把設備(7)工作過程視頻和結果實時傳送到學生端。
【文檔編號】G09B5/14GK105931512SQ201610559722
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年7月14日
【發(fā)明人】王元剛
【申請人】大連大學